Les questions auxquelles peut répondre le SIG

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1 LES FONCTIONS SIG CRTS, Janvier 2016 Amal LAYACHI, Les questions auxquelles peut répondre le SIG Où? : recherche spatiale d'objets par rapport à leurs caractéristiques, Quoi? : recherche de caractéristiques d'objets par rapport à leur positionnement, Comment? : recherche de relations qui existent entre différents objets, création d'une nouvelle information par croisement d'informations, Quand? : recherche de changements intervenus sur les données, Et si? : définir en fonction de certaines hypothèses l'évolution du terrain, étude d'impact

2 Quelles fonctions logicielles? Impossible de donner une liste exhaustive des fonctions logicielles des SIG une solution SIG complète propose plusieurs centaines de fonctions Impossible de faire une présentation hiérarchique des fonctions logicielles Une même opération peut être réalisée dans des contextes très différents Comment classer les fonctions? Des éléments de réponse Une hiérarchie souple Activité Activité Action Action Action Opération Opération Opération Opération Fonctions logicielles

3 Les grandes activités SIG (1) Projet Conception Réalité Gestion et exploitation du SIG Analyse Intégration Organisation Restitution Base de données Développement Documents Application Consultation Les grandes activités SIG (2) 3 GRANDES ACTIVITES : Conception du SIG : actions de type conceptuel étude d'opportunité de faisabilité analyse des besoins études techniques.. Gestion et exploitation du SIG actions de type logiciel forte instrumentation : logiciels SIG Développement actions de type programmation Applications spécifiques orientées utilisateurs, applications métiers Langages de programmation

4 L activité de Conception Une vue structurelle des fonctions SIG Couches applications Sous-système d analyse spatiale Sous-système d acquisition et de gestion des données Sous-système de consultation et d interrogation de la base de données Base de données géographiques Sous-système de présentation cartographique Source : Laurini, Milleret-Raffort, 1993

5 Cartes et plans Une vue opérationnelle des fonctions SIG Images de télédétection Descripteurs et mesures Tableaux de données, états de synthèse Scénarios, simulation Données Traitements SYSTEME DE NUMERISATION ET D EDITION DE CARTES SYSTEME D ANALYSE SPATIALE ET DE MODELISATION GEOBASE SYSTEME DE CAPTURE ET TRAITEMENT D IMAGES BASE DE DONNEES THEMATIQUES SYSTEME DE PRESENTATION CARTOGRAPHIQUE Cartes, graphiques et images SYSTEME DE GESTION DE BASE DE DONNEES SYSTEME D ANALYSE STATISTIQUE Rapports statistiques Source : Eastmann et Thériaut (modifié) Fonctions logici ielles Une vue séquentielle des fonctions SIG Analyse des besoins Modèle conceptuel des données Modèle logique des données Acquisition des données de base Intégration, structuration des données de base et création d objets complexes Mise à jour Gestion Création et administration de la base de données spatiales Analyse Consultation et restitution Source :de Blomac et al. PRO OJET

6 L activité de gestion et d exploitation du SIG 5 grandes Actions: Intégration des données géographiques Organisation des données spatiales et attributaires Consultation et requêtes sur la base de données Analyse spatiale Restitution et visualisation ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES Acquisition des données spatiales dans le SIG Acquisition manuelle. Acquisition semi-automatique. Acquisition automatique. Acquisition mixte. Importation de fichier numérique (image, données de localisation, restitution numérique ) Les procédures sont choisies en fonction de la nature des données à acquérir et des équipements disponibles.

7 ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES Edition et correction des erreurs En mode vecteur: -La correction automatique des erreurs de digitalisation est possible mais N assure pas la cohérence des données spatiales -Les distances d accrochage nœud à nœud et noeud à arc sont spécifiées avant d entamer la digitalisation En mode raster: -Filtrage pour élimination du bruit de la scanerisation, des textes et symboles pour la vectorisation des éléments linéaires ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES LE GEO REFERENCEMENT EN MODE VECTEUR Ajustement absolue de la position: passage des coordonnées table en Coordonnées géographiques ou cartésiennes. Utilisation des points de contrôles et corrections d erreurs de projection Ajustement relatif de la position : Rubber Sheeting, Opération de déformation élastique utilisant des points de contrôle. Permet de corriger les erreurs dues au vieillissement des cartes ou assurer le calage des cartes

8 ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES L organisation spatiale - Opération de création de bases de données spatiales continues ou tuilage, découpages ou recollements, indexation spatiale Mosaïquage: Continuité géographique En mode vecteur Détermination de la limite de chevauchement et spécification des distances d accrochage En mode Raster Pour une image satellite, ajustement de la radiométrie des deux images ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES Le changement d échelle -Changement d échelle -Transformation entre système de projection -Le processus de généralisation permet dans les SIG de passer de grande échelle (ex. 1/50.000) à des échelles plus petite (1/10.000) -Bien distinguer entre échelle de visualisation et échelle réelle de la carte - le processus de raffinement géométrique génère des informations non réelles

9 ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES Les changements des modes de représentation Vectorisation et rasterisation -Le suivi de contour est l opération de base de vectorisation - Nécessité de lisser les contours après la vectorisation - Certains outils proposent des D autre méthodes outils optimisées de vectorisation - Dégradation de la précision systématiquement lors du passage d un mode à l autre ACTIONS DINTEGRATION ET D ORGANISATION DES DONNEES La structuration des données alphanumériques - Opérations de création des structures de données : Implantation des modèles physiques de données - Opérations d alimentation des bases de données : ajouter, modifier, effacer des champs, des enregistrements. - Création de liens : spatiales non spatiales - Opérations d import export des bases de données - Connections avec Bases de données extérieures : ACCESS, SYBASE, ORACLE.

10 L activité de gestion et d exploitation du SIG 5 grandes Actions: Intégration des données géographiques Organisation des données spatiales et attributaires Consultation et requêtes sur la base de données Analyse spatiale Restitution et visualisation ACTIONS DE CONSULTATION DES DONNEES Fonctions de Requêtes spatiales interactives Sélection spatiale interactive: -Lorsque vous sélectionnez un objet en cliquant dessus à l'écran, ou en dessinant un graphique (un rectangle ou un cercle) pour sélectionner tous les objets qui se recoupent avec le graphique. - Visualisation des résultat dans le domaine spatiale et attributaire Source H. Moudni, CRTS

11 ACTIONS DE CONSULTATION DES DONNEES Sélection des objets en fonction d une condition sur leur attributs Les requêtes attributaires sont des sélections dans lesquelles on utilise une condition de sélection sur les attributs des objets. La condition est formulée dans un langage de requête. Ce langage de requête peut être le SQL lorsque les données sont enregistrées dans une base de donnée relationnelle ou bien dans le langage spécifique du logiciel SIG. Source H. Moudni, CRTS ACTIONS DE CONSULTATION DES DONNEES Sélection des objets en fonction des condition sur leurs attributs Une condition qui utilise un seul critère est appelé "atomic condition". Les conditions atomiques utilisent des symboles prédictifs telle que < (inférieur à) Les opérateurs logiques sont utilisés lorsqu'on veut combiner deux conditions atomiques pour créer une condition composée. Les opérateurs logiques sont: AND, OR et NOT Source H. Moudni, CRTS

12 ACTIONS DE CONSULTATION DES DONNEES Sélection des objets en utilisant des relations topologiques Les sélections spatiales utilisent les relations topologiques entre les objets. Cette sélection se déroule en 2 étapes: 1. sélectionner un ou plusieurs objets. 2. appliquer une relation spatiale pour localiser les objets qui ont ce type de relation avec les objets sélectionnés: adjacent, connecté, qui touche, qui Source H. Moudni, CRTS intersect, L activité de gestion et d exploitation du SIG 5 grandes Actions: Intégration des données géographiques Organisation des données spatiales et attributaires Consultation et requêtes sur la base de données Analyse spatiale Restitution et visualisation

13 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES La mesure et le calcul de distance La géostatistique L'analyse spatiale L'analyse topographique (pentes, orientations, morphologie, visibilité) L analyse Réseaux ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations de mesure dans le SIG : mode vecteur Les opérations de mesures sur les vecteurs incluent le calcul de : la localisation, la longueur, la distance et la superficie. La localisation est une donnée toujours enregistrée pas le SIG: une paire de coordonnées pour chaque point une séries de pairs de coordonnées pour les lignes et pour les polygones. Source H. Moudni, CRTS

14 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations de mesure dans le SIG : mode vecteur La longueur est calculée pour les polylignes et pour les contours des polygones. Elle peut être enregistrée automatiquement par le SIG au moment de l'édition, ou calculée au besoin. Source H. Moudni, CRTS ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations de mesure dans le SIG : mode vecteur Si l'un des objets spatiaux n'est pas un point, le SIG mesure la distance minimale entre deux objets. Source H Moudni, CRTS

15 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations de mesure dans le SIG : mode raster Résolution : 30*30 Les mesures appliquées aux raster incluent: la localisation, la distance et la superficie. La localisation des pixels est calculée à partir des coordonnées d'un point "ancre" et de la résolution. En fonction des logiciel SIG, la localisation du pixel peut être celle du coin inférieur gauche ou du centre de la cellule. Source H; Moudni, CRTS ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations de mesure dans le SIG : mode raster La superficie = nombre de pixels * taille du pixel Le nombre de pixels (ou cellule) est appelé aussi la fréquence ou compte. Taille du pixel : 30 m * 30 m 900 * 5 = 4500 m 2. Source H.Moudni, CRTS

16 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Geo Statistiques. ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche Les opérateurs standard de combinaison de couches s appliquent sur 2 couches de données qui ont le même référentiel géométrique. Le principe d une combinaison spatiale est de comparer les caractéristiques d une zone en fonction des couches de données mises en jeu, et de produire une nouvelle valeur attributaire pour les objets, ou de créer de nouveaux objets. Source Moudni, CRTS

17 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode vecteur Combinaison, croisement de couche 33 Source H.Moudni, CRTS Opérations de combinaison de couches. ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode vecteur

18 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Superposition de couches : polygone polygone en mode vecteur ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Superposition de couches : point polygone en mode vecteur

19 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Superposition de couches : ligne polygone en mode vecteur ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Croisement de couche en mode raster La combinaison des couches vectorielles est compliquée de point de vue géométrique. Pour les combinaisons des raster, on applique des calculs cellule par cellule. les outils SIG sont équipés de langage complet pour exprimer les opérations sur les raster. Source H. Moudni, CRTS

20 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode raster Opérateur arithmétique Source H. Moudni, CRTS Source H. Moudni, CRTS ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode raster Opérateur logique et de comparaison Source Moudni, CRTS

21 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode raster Opérateur logique et de comparaison les valeurs des cellules en sortie ne peuvent être que: "faux" ou "vrai" Source H. Moudni, CRTS ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode raster Opérateur logique et de comparaison Format: output_raster:=iff (condition, then_expression, else_expression). Source H. Moudni, CRTS

22 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode vecteur Séparation des couches polygones ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Combinaison, croisement de couche en mode vecteur Séparation des couches lignes

23 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opération de voisinage : Buffers ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opération de voisinage : Buffers

24 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opération de voisinage : Buffers

25 ACTIONS D ANALYSE SPATIALE DES DONNEES Opérations Topographiques : utilisation du MNT Applications directes Topographie Bases de données altimétriques Produits aux normes cartographiques Ortho photos, Ortho images qui tiennent compte du relief Produits thématiques Applications indirectes : Produits dérivés Pentes Exposition (orientation) Réseau hydrographique Ensoleillement Bassins versants Stratification en fonction de l altitude Croisement avec d autres plans thématiques ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations Topographiques : utilisation du MNT Produits dérivés du MNT 50 Source Moudni, CRTS

26 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations Topographiques : utilisation du MNT EXTRACTION DES PRINCIPAUX PRAMETRES : PENTE ET ORIENTATION Pente = inclinaison d une surface par rapport au plan horizontal. Orientation = direction déterminée par rapport aux points cardinaux. Zi-1, j Zi-1, j + 1 Plus forte pente Zi, j Zi, j + 1 gi, j = ( (g 1 ij) ) + (g c ij) ) ) 1/2 Orientation φ = tg 1 ( g 1 ij / g c ij ) Avec g 1 ij = ( Z ij+1 - Z ij ) / x g c ij = ( Z i-1,j - Z ij ) / x

27 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Opérations d intervisibilité

28 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES Fonctions Réseaux Ces fonctions nécessitent : - La spécification des éléments spatiaux interconnectés. - Un ensemble de règles qui précisent le mouvement permis le long de ces éléments. - Une unité de mesure. Deux types d analyses : - Optimisation. - Allocation des ressources.

29 ACTIONS D ANALYSE DES DONNEES MODELE DE GEO TRAITEMENT Réseau routier Buffer Inside = 1 Buffer Végétation Inside = 100 Erase Inside = 100 Couverture des pentes identity Reselect AREA > 3000 m 2 PENTE < 10 % INSIDE = 100

30 L activité de gestion et d exploitation du SIG 5 grandes Actions: Intégration des données géographiques Organisation des données spatiales et attributaires Consultation et requêtes sur la base de données Analyse spatiale Restitution et visualisation

31 ACTIONS DE VISULISATION ET DE RESTITUTION ACTIONS DE VISULISATION ET DE RESTITUTION VISUALISATION DES DONNEES Symbole ligne Symbole point Symbole polygone Symbole texte

32 ACTIONS DE VISULISATION ET DE RESTITUTION VISUALISATION DES DONNEES : choix du symbole ACTIONS DE VISULISATION ET DE RESTITUTION VISUALISATION DES DONNEES : choix du symbole

33 ACTIONS DE VISULISATION ET DE RESTITUTION VISUALISATION DES DONNEES : Classification